【文章內容簡介】 個字節(jié)，他的內容用于確定溫度值的數字轉換分辨率， DS18B20 工作時按此寄存器中的分辨率將溫度轉換為相應精度的數值。該字節(jié)各位的定義如下 （表 33） 表 33 DS18B20配置寄存器 字節(jié)定義 低 5 位一直都是 1， TM是測試模式位，用于設置 DS18B20 在工作模式還是在測試模式。在 DS18B20 出廠時該位被設置為 0，用戶不要去改動， R1 和 R0 決定k溫度轉換的精度位數，即是來設置分辨率 。 由表 34 可見，設定的分辨率越高，所需要的溫度數據轉換時間就越長。因此，在實際 應用 中要在分辨率和轉換時間權衡考慮。 表 34 R1和 R0模式表 R1 R0 分辨率 溫度最大轉換時間 0 0 9位 0 1 10位 1 0 11位 1 1 12位 高速暫存存儲器除了配置寄存器外，還有其他 8個字節(jié)組成，其分配如下示（表 35）。其中溫度信息（第 1， 2 字節(jié)）、 TH和 TL 值第 3， 4 字節(jié)、 ， 可用來保證通信正確。 第 6～ 8字節(jié)未用，表現(xiàn)為全邏輯 1；第 9字節(jié)讀出的是前面所有 8 個字節(jié)的 CRC 碼 表 35 高速暫存器分配 溫度低位 溫度高位 TH TL 配置 保留 保留 保留 8位 CRC LSB MSB TM R1 R0 1 1 1 1 1 MSB LSB 武漢科技學院 06屆畢業(yè)論文 8 當 DS18B20 接收到溫度轉換命令后，開始啟動轉換。轉換完成后的溫度值就以 16 位帶符號擴展的二進制補碼形式存儲 在高速暫存存儲器的第 1， 2 字節(jié)。單片機可通過單線接口讀到該數據，讀取時低位在前，高位在后，數據格式以 5 ℃ /LSB 形式表示。溫度值格式如下 （表 36） ： 表 36 溫度值格式 23 22 21 20 21 22 23 24 MSB LSB S S S S S 26 25 24 對應的溫度計算：當符號位 S=0 時，直接將二進制位轉換為十進制；當 S=1時，先將補碼變換為原碼，再計算十進制值。表 37是對應的一 部分溫度值。 DS18B20 完成溫度轉換后，就把測得的溫度值與 TH， TL作比較，若 TTH 或TTL,則將該器件內的告警標志置位，并對主機發(fā)出的告警搜索命令作出響應。因此，可用多只 DS18B20 同時測量溫度并進行告警搜索。 表 37 部分溫度對應 溫度 /C 二進制 十六進制表示 +125 00000111 11010000 07D0H + 00000001 10010001 0191H + 00000000 00001000 0008H 0 00000000 00000000 0000H 11111111 11111000 FFF8H 11111110 01101111 FE6FH 55 11111100 10010000 FC90H 武漢科技學院 06屆畢業(yè)論文 9 (4) CRC 的產生 在 64 b ROM 的最高有效字節(jié)中存儲有循環(huán)冗余校驗碼（ CRC）。主機根據ROM 的前 56位來計算 CRC 值，并和存入 DS18B20 中的 CRC 值做比較，以判斷主機收到的 ROM 數據是否正確。 DS18B20 與單片機接口電路 如圖 32 所示，為單片機與 DS18B20 的接口電路。 DS18B20 只有三個引腳，一個接地，一個接電源，一個數字輸入輸出引腳接單片機的 口，電源與數字輸入輸出腳需要接一個 的電阻，也可以不接電阻。 D S 1 8 B 2 0 單 片 機 圖 32 單個 DS18B20與單片機接口電路 單片機對 DS18B20 的控制 DS18B20 采用嚴格的單總線通信協(xié)議，以保證數據的完整性。該協(xié)議定義了幾種信號類型：復位脈沖、應答脈沖、寫 0、寫 讀 0 和讀 1。除了應答脈沖所有這些信號都由主機發(fā)出同步信號?？偩€上傳輸的所有數據和命令都是以字節(jié)為單位。且低位在前，高位在后 . （ 1）初始化序列：復位脈沖和應答脈沖 在初始化過程中，主機通過拉低單總線至少 480181。s，以產生復位脈沖 (TX)。然后主機釋放總線并進入接收 (RX)模式。當總線被釋放后， 5kΩ的上拉電阻將單 總線拉高。 武漢科技學院 06屆畢業(yè)論文 10 DS18B20 檢測到這個上升沿后，延時 15181。s~60181。s，通過拉低總 線 60181。s~240181。s產生應答脈沖。初始化脈沖如圖 33 所示 。至少 480 us 至少 480 us主機初始化主機初應答P resen c e pu l s e60 240 us 圖 33 初始化 （ 2） DS18B20 的讀寫控制 在寫時序期間，主機向 DS18B20 寫入數據；而在讀時序期間，主機讀入來自DS18B20 的數據。在每一個時序，總線只能傳輸一位數據。讀 /寫時序如圖 34。 主機寫 ” 0 ” 時序主機寫 ” 1 時序主機讀 ” 0 ” 時序主機讀 ” 1 時序30 us15 us 15 us 15 us 15 us 30 us30 us15 us 15 us 15 us 15 us 30 us 圖 34 DS18B20讀寫時序 ① DS18B20 寫時序 DS18B20 存在兩種寫時序：“寫 1”和“寫 0”。主機在寫 1 時序向 DS18B20 寫武漢科技學院 06屆畢業(yè)論文 11 入邏輯 1，而在寫 0時序向 DS18B20 寫入邏輯 0。所有寫時序至少需要 60181。s，且在兩次寫時序之間至少需要 1181。s 的恢復時間。兩種寫時序均以主機拉低總線開始。 產生寫 1 時序：主機拉低總線后，必須在 15181。s 內釋放總線，然后由上拉電阻將總線拉至高電平。產生寫 0 時序：主機拉低總線后，必須在整個時序期間保持低電平（至 少 60181。s）。 在寫時序開始后的 15181。s~60181。s 期間， DS18B20 采樣總線的狀態(tài)。如果總線為高電平，則邏輯 1被寫入 DS18B20；如果總線為低電平，則邏輯 0被寫入 DS18B20。 ② 讀時序 DS18B20 只能在主機發(fā)出讀時序時才能向主機傳送數據。所以主機在發(fā)出讀數據命令后，必須馬上產生讀時序，以便 DS18B20 能夠傳送數據。所有讀時序至少 60181。s，且在兩次獨立的讀時序之間至少需要 1181。s 的恢復時間。 每次讀時序由主機發(fā)起，拉低總線至少 1181。s。在主機發(fā)起讀時序 之后， DS18B20開始在總線上傳送 1或 0。若 DS18B20 發(fā)送 1，則保持總線為高電平；若發(fā)送 0，則拉低總線。當傳送 0 時， DS18B20 在該時序結束時釋放總線，再由上拉電阻將總線拉回空閑高電平狀態(tài)。 DS18B20 發(fā)出的數據在讀時序下降沿起始后的 15181。s 內有效，因此主機必須在讀時序開始后的 15181。s 內釋放總線，并且采樣總線狀態(tài)。 ③ DS18B20 的命令序列 根據 DS18B20 的通訊協(xié)議，主機（單片機）控制 DS18B20 完成溫度轉換必須經過三個步驟：每一次讀寫之前都要對 DS18B20 進行復位操作，復位成功 后發(fā)送一條 ROM 指令，最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對 DS18B20 進行預定的操作。 ROM 命令通過每個器件 64bit 的 ROM 碼，使主機指定某一特定器件（如果有 多個器件掛在總線上）與之進行通信。 DS18B20 的 ROM如表 38所示，每個 ROM命令都是 8 bit 長。 武漢科技學院 06屆畢業(yè)論文 12 表 38 DS18B20 ROM命令 復位電路設計 考慮到底層電路板的工作環(huán)境相對惡劣，單片機會受到周圍環(huán)境的干擾，而出現(xiàn)程序跑飛，死機 ? 等一 些不可預知的不正常工作現(xiàn)象。 這時只需按 RET 按鈕，單片機初始化，系統(tǒng)就可以正常工作。 rst 引腳是復位信號輸入端。復位信號是高信號有效，其有效時間持續(xù) 24 個振蕩周期（兩個機器周期）以上。這里使用頻率為 12MHZ 的晶振，則復位信號持續(xù)時間因超過 2us，才能完成復位操作。持續(xù)時間由 RC決定。若 R1=10K,則 C3 取不小于 20uF。具體復位電路如圖 35。 圖 35 復位電路 指令 協(xié)議 功能 讀 ROM 33H 讀 DS18B20中的編碼 (即 64位地址 ) 符合 ROM 55H 發(fā)出此命令后，接著發(fā)出 64位 ROM 編碼，訪問單總線上與該編碼相對應的 DS18B20,使之作出響 應，為下一步對該 DS18B20 的讀寫作準備 搜索 ROM 0F0H 用于確定掛接在同一總線上 DS18B20的個數和識別 64位 ROM地址，為操作各器件作好準備 跳過 ROM 0CCH 忽略 64位 ROM地址，直接向 DS18B20 溫度轉換命令，適用于單個DS18B20工作 告警搜索命令 0ECH 執(zhí)行后，只有溫度超過廟宇值上限或下限的片子才做出響應 溫度轉換 44H 啟動 DS18B20 進行溫度轉換，轉換時間最長為 500ms(典型為200ms),結果送入內部 9字節(jié) RAM中 讀暫存器 BEH 讀內部 RAM中 9字節(jié)的內容 寫暫存器 4EH 發(fā)出向內部 RAM 的第 4 字節(jié)寫上、下溫度數據命令，緊該溫度命令之后，傳達兩字節(jié)的數據 復制暫存器 48H 將 RAM中第 4字內容復制到 E2PROM中 重調 E2PROM 0B8H 將 E2PROM中內容恢復到 RAM中的第 4字節(jié) 讀供電方式 0B4H 讀 DS18B20的供電模式，寄生供電時 DS18B20發(fā)送“ 0”，外部供電時 DS18B20發(fā)送“ 1” 武漢科技學院 06屆畢業(yè)論文 13 時鐘電路設計 單片機與其他微機一樣，從 Flash ROM 中取指令和執(zhí)行指令過程中的 各種微操作，都是按著節(jié)拍有序地工作的， XTAL1 與 XTAL2 兩端接石英晶體及兩個電容就可以構成穩(wěn)定的自激振蕩器。電路 C1和 C2通常取 30uF 左右，可穩(wěn)定頻率并對振蕩頻率有微調作用。振蕩脈沖頻率范圍是 0~24MHZ,這里 f取 12MHZ。具體電路如圖 36，選擇石英晶振作為時鐘組件 , 接至單片機的 XTAL XTAL2 引腳組成時鐘電路。 圖 36 時鐘電路 鍵盤電路設計 單片機應用系統(tǒng)中除了復位按鍵有專門的復位電路，以及專一的復位功能外，其它 的按鍵或鍵盤都是以開關狀態(tài)來設置控制功能或輸入數據。如圖 37，分別連接單片機的 , 接口，余下的 P1接口可以用于鍵盤擴展或其他。按下按鍵 S1顯示下一通道溫度，按下按鍵 S2顯示上一個通道溫度，按鍵 S3巡回顯示各路溫度。 圖 37 鍵盤電路 武漢科技學院 06屆畢業(yè)論文 14 報警電路設計 在系統(tǒng)溫度達到上下限溫度限制是有提醒信號產生可選擇揚聲器來實現(xiàn)這一功能。揚聲器工作時需要 10mA 電流 , 設計時考慮了相應的驅動及控制電路。同時設置 LED閃動，從而 實現(xiàn)聲光報警的功能！這里使用放大器和軟件來驅動揚聲器。揚聲器的 LS一端連接單片機的 ， LED連接 ！如圖 38。 圖 38 報警電路 顯示電路設計 引腳功能 顯示模塊采用通用 1602液晶顯示，單 5V電源工作電壓，有簡單、易安裝、低功耗、長壽命、高可靠的特點，他還內置 192中字符，具有 64個字節(jié)的自定義字符 RAM，可定義 8個 5*8點字符或四個 5*11點陣字符，并有半透正顯等顯示方式 ,還支持 4位或 8位并口通訊方式。 內部結構如圖 39 圖 39 液晶顯示內部結構 武漢科技學院 06屆畢業(yè)論文 15 1602 字符型 LCD 通常有 14 條引腳線或 16條引腳線的 LCD，多出來的 2條線是背光電源線 。接口定義如表 39 表 39 接口定義 引腳 符號 功能說明 1 VSS 一般接地 2 VDD 接電源（ +5v） 3 V0 液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會產生“鬼影”，使用時可以通過一個 10k的電位器調整對比度） 4 RS RS為寄存器選擇， 高電平 1時選擇數據寄存器，低電平 0時選擇指令寄存器 5 R/W R/W為讀寫信號線，高電平 1時進行讀操作，低電平 0時進行寫操作 6 E E(EN)端為使能端。下降沿使能 7 DB0 低 4位三態(tài)，雙向數據總線 0位（最低位） 8 DB1 低 4位三態(tài)，雙向數據總線 1位 9 DB2 低 4位三態(tài)，雙向數據總線 2位 10 DB3 低 4位三態(tài)，雙向數據總線 3位 11 DB4 高 4位三態(tài)，雙向數據總線 4位 12 DB5 高 4位三態(tài)，雙向數據總線 5位 13 DB6 高 4位三態(tài)，雙向數據總線 6位 14 DB7 高 4位三態(tài)，雙向數據總線 7位（最高位，也是 busy flag） 15 BLA 背光電源正極 16 BLK 背光電源負極 控制指令 如 表 310， 1602 液晶模塊內部的控制器共有 11 條控制指令 ： 指令 1：清顯示，指令碼 01H,光標復位到地址 00H 位置 指令 2：光標復位，光標返回到地址 00H 指令 3：光標和顯示模式設置 I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上